超級電容器用竹筍殼基活性炭材料的制備及其性能研究.pdf

1、活性炭材料具有良好的化學和熱穩(wěn)定性，高的比表面積，易于制備以及成本相對低等特點，因而成為了雙電層電容器的首選電極材料，并廣受研究者們的偏愛。然而，傳統(tǒng)活性炭材料的制備多采用煤炭、石油以及木材等作為原料，伴隨而生的負面環(huán)境問題使其受到制約。因此，采用廢棄生物質(zhì)作為原料制備活性炭材料，備受關(guān)注。本論文尋找到一種產(chǎn)量豐富、再生周期短的廢棄生物質(zhì)竹筍殼作為原料，經(jīng)過碳化、活化處理，成功制備出新型竹筍殼基活性炭材料，并且進一步研究了活化方式對竹筍

2、殼基活性炭材料的物理和電化學性能的影響。本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)將竹筍殼在600℃下碳化3h后，使用不同劑量的KOH活化，進一步活化處理竹筍殼基炭材料，得到了孔徑更大、比表面積更高的竹筍殼基活性炭材料。經(jīng)過KOH活化處理后，能有效提升材料的性能，并且隨著KOH劑量的增加，竹筍殼基活性炭材料的比表面積、電化學性能均得到提升，當KOH與竹筍殼基炭材料質(zhì)量比等于5時，制備了性能最好的竹筍殼基活性炭材料(BSSDAC-5)。

3、所制備的BSSDAC-5比表面積高達3408m2 g-1，孔徑尺寸為2.52nm。在1A g-1時的比電容高達308F g-1，且10000次循環(huán)后容量保持率高達97.4％。
　　(2)分別采用ZnCl2、H3PO4、K2CO3和KOH作為活化劑，一步碳化、活化法制備竹筍殼基活性炭材料，并研究活化方式對所制備材料的孔結(jié)構(gòu)以及電化學性能的影響。通過比較，所制備的竹筍殼基活性炭材料均能得到不錯的效果：ZnCl2活化在600℃下最好，比

4、表面積可達到1697m2 g-1；H3PO4活化在700℃下最有效，比表面積可達到1260m2 g-1；K2CO3和KOH活化在900?C下效果最佳，比表面積分別可達到1800m2 g-1和2109m2 g-1。AC-ZnCl2-600，AC-H3PO4-700，AC-K2CO3-900和AC-KOH-900在1A g-1下測得的比電容分別為252F g-1，211F g-1，273F g-1和288F g-1。AC-KOH-900無論

5、是比表面積還是比電容都取得了最佳的效果，其循環(huán)性能良好，10000次后比電容保持率達到94.4%。
　　(3)將優(yōu)選的竹筍殼基活性炭材料(BSSDAC-5和AC-KOH-900)制備成電極，并采用1M LiPF6/(EC+DMC)作為電解液組裝有機系超級電容器進行性能表征，研究兩種材料在有機體系中的電化學性能。BSSDAC-5和AC-KOH-900均表現(xiàn)出很好的電容特性，在5mV s-1下，AC-KOH-900樣品的比電容可達到1